一种环境射频能量收集器.pdf

本发明公开了一种环境射频能量收集器，包括RF-DC转换电路、升压斩波电路、电压监控电路、电阻R1、电阻R2，外部存储电容连接在VCAP，其中RF-DC转换电路将天线接收到的无线射频能量转换为直流能量，并将其存储在外接电容器中；电压监控电路控制升压斩波电路，当充电达到电容器的高阈值时，升压至设定输出电压电平，使电压输出；当电容器上的电荷下降到低阈值电压的电压输出关闭，直流输出电压值VOUT由电阻R1和R2决定。本发明能够有效的捕获环境中的多余能量，让低功耗电子器件正常工作；并有助于创建新的无电池设备，使现有环境中的无线电波就能够成为一种独特且广泛可用的微能源。

1.  一种环境射频能量收集器，其特征在于：包括RF-DC转换电路、升压斩波电路、电压监控电路、电阻R1、电阻R2，外部存储电容连接在V_CAP ，其中RF-DC转换电路将天线接收到的无线射频能量转换为直流能量，并将其存储在外接电容器中；电压监控电路控制升压斩波电路，当充电达到电容器的高阈值时，升压至设定输出电压电平，使电压输出；当电容器上的电荷下降到低阈值电压的电压输出关闭，直流输出电压值V_OUT由电阻R1和R2决定。

2.  根据权利要求1所述的环境射频能量收集器，其特征在于：所述的电容的容值由输出电压V_OUT确定引脚，容值小于1μA在1.2V，电容ESR值小于200mΩ。

3.  根据权利要求1或2所述的环境射频能量收集器，其特征在于：所述的电容的最小电容值可以使用下面的公式来估算：
C=15V_outI_outT_on
V_out是输出电压，I_out是平均输出电流，T_on是工作时间。

4.  根据权利要求1所述的环境射频能量收集器，其特征在于：所述的直流输出电压值V_OUT由电阻R1和R2决定，直流输出电压值与R1和R2的关系式：
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一种环境射频能量收集器
技术领域
本发明涉及移动充电设备技术领域，更具体地涉及一种实现射频无线信号能量收集器。 
背景技术
能量采集是实现低功耗电子器件(如无线传感器)长期免维护工作的一项关键技术。通过捕获环境中的多余能量(如照明、温差、振动和无线电波(射频能量))，完全可以让低功耗电子器件正常工作。在这些微功率能源中，来自射频发射器的能量具有独特的优势，包括随距离变化可预测和一致的功率，从而允许能量采集器远离能源的束缚。 
环境射频能量如今可以从全球数十亿个无线发射器获得，包括移动电话、手持无线电设备、移动基站以及电视/无线广播台等。捕获这类能量的能力有助于创建新的无电池设备，并允许电池供电设备通过无线方式实现点滴式充电。 
环境中的无线电波数量非常庞大，特别是在人口稠密的城市内，而且频率范围越来越大，功率水平越来越高。如果这种自由流动的射频能量能够被有效和高效地采集，那么这些无线电波就能够成为一种独特且广泛可用的微能源。数量不断增加的无线发射器将导致射频功率密度和可用性日渐提高。专用功率发射器将进一步使可实现、可预测的无线电源解决方案成为可能。 
无线电发射器的数量，特别是用于移动基站和手机的发射器数量正在不断增加。据估计，移动手机用户数量近期已经超过50亿，ITU估计其中有10亿多是移动宽带用户。此外还有众多的Wi-Fi路由器以及诸如笔记本电脑等无线终端设备。在一些城市环境中，有可能检测到数百个Wi-Fi接入点。在短距离范围内，比如同一房间内，可以从发射功率为50mW至100mW的典型Wi-Fi路由器中收集到微小的能量。在更长距离的情况下，需要使用具有更高增益的更长天线才能真正收集到来自移动基站和无线广播塔的射频能量。 
发明内容
1、本发明的目的。 
本发明基于现有的技术中对射频能量收集的大量迫切的需求，而提出了一种实现射频能量收集器以解决上述问题。 
2、本发明所采用的技术方案。 
包括RF-DC转换电路、升压斩波电路、电压监控电路、电阻R1、电阻R2，外部存储电容连接在V_CAP ，其中RF-DC转换电路将天线接收到的无线射频能量转换为直流能量，并将其存储在外接电容器中；电压监控电路控制升压斩波电路，当充电达到电容器的高阈值时，升压至设定输出电压电平，使电压输出；当电容器上的电荷下降到低阈值电压的电压输出关闭，直流输出电压值V_OUT由电阻R1和R2决定。 
3、本发明的有益效果。 
（1）    本发明能够有效的捕获环境中的多余能量，让低功耗电子器件正常工作。 
（2）    本发明能够有助于创建新的无电池设备。 
（3）    本发明使现有环境中的无线电波就能够成为一种独特且广泛可用的微能源。 
附图说明
图1为本发明的电路图。 
具体实施方式
实施例1 
如图1所示，一种环境射频能量收集器，包括RF-DC转换电路、升压斩波电路、电压监控电路、电阻R1、电阻R2，外部存储电容连接在V_CAP ，其中RF-DC转换电路将天线接收到的无线射频能量转换为直流能量，并将其存储在外接电容器中；电压监控电路控制升压斩波电路，当充电达到电容器的高阈值时，升压至设定输出电压电平，使电压输出；当电容器上的电荷下降到低阈值电压的电压输出关闭，直流输出电压值V_OUT由电阻R1和R2决定。所述的电容的容值由输出电压V_OUT确定引脚，容值小于1μA在1.2V，电容ESR值小于200mΩ。所述的电容的最小电容值可以使用下面的公式来估算：
C=15V_outI_outT_on
V_out是输出电压，I_out是平均输出电流，T_on是工作时间
实施例2
一种环境射频能量收集器，包括RF-DC转换电路、升压斩波电路、电压监控电路、电阻R1、电阻R2，外部存储电容连接在V_CAP ，其中RF-DC转换电路将天线接收到的无线射频能量转换为直流能量，并将其存储在外接电容器中；电压监控电路控制升压斩波电路，当充电达到电容器的高阈值时，升压至设定输出电压电平，使电压输出；当电容器上的电荷下降到低阈值电压的电压输出关闭，直流输出电压值V_OUT由电阻R1和R2决定，直流输出电压值与R1和R2的关系式：

当R1=1MΩ时，R2的值： 对于V_OUT = 3.3V ， R2 = 505.5kΩ
对于V_OUT = 4.1V ， R2 = 370.3kΩ
对于V_OUT = 4.2V ， R2 = 358.3kΩ
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。